建筑深基坑开挖对邻近建筑物的影响分析杨建华--中国期刊网

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建筑深基坑开挖对邻近建筑物的影响分析杨建华

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：杨建华1 陈恺黎2

[导读] 摘要：近年来，基坑工程周边施工环境复杂程度逐渐加大，建筑物、构筑物密集，自然地质环境多变。

        1 2江苏省华建建设股份有限公司江苏扬州 225000
        摘要：近年来，基坑工程周边施工环境复杂程度逐渐加大，建筑物、构筑物密集，自然地质环境多变。对于此类工程环境问题的研究，目前仍处于以工程经验总结为依据的阶段，对基础理论数字化、模型化的研究成果尚欠缺。对于基坑施工对其邻近结构的影响多采用经验法判定，但其结果常常难以满足使用要求。特别是在既有结构物附近涉及基坑开挖施工时，若不能正确评估基坑开挖对周边既有结构物带来的潜在危险，则造成的经济损失及社会影响将难以估量。因此，科学地预测基坑开挖对周边环境的安全性及影响程度具有重大意义。
        关键词：建筑；深基坑；邻近建筑物；影响
        1 工程概况
        某在建大楼为框剪结构，总高度67m（地下3层，地上18层），桩箱复合式基础。本工程地下结构采用明挖法施工，基坑形状呈“L”形，其中标准段长宽为65m和32m，扩大段长款为45m和50m，平均开挖深度16.5m，开挖方式采用分层开挖（共分六层）、分层支护（支护结构为钢支撑+800mm地下连续墙）的形式。
        该工程所处区域周边环境复杂，其中北侧紧邻（距离基坑边缘约4.8m）三层砖混结构建筑一座（计算高度10.5m），采用平均埋深3.2m的条形基础。通过模拟分析，在基坑开挖卸载作用下，该邻近建筑物不可避免的会受到影响，现以该工程基坑施工特点为依据，基于各工况下开挖施工的模拟就基坑开挖次序与对邻近建筑物的影响进行分析。
        2 深基坑开挖对邻近建筑物造成的损害
        2.1 造成周围建筑物的倾斜
        深基坑的开挖会使周围建筑物发生倾斜。在深基坑开挖过程中，破坏了周围建筑物的基础，进而影响建筑物上方的受力情况，使之发生倾斜变形。在施工中减少深基坑的开挖对周围建筑的影响，要对其进行检测，其检测的原理与连续墙顶竖向位移检测一样。对于建筑物倾斜的监测可以选择测水平距离法、几何水准法或测水平角法进行测量，可以通过测定建筑顶部到底部固定点的倾斜方向、倾斜度及倾斜变化速率来得出相关数据参数。在实际工程施工过程中，由于受到多方面因素的限制，一般选择几何水准法对建（构）筑物倾斜情况进行测量。
        2.2 地表曲率损害
        建筑物因地表弯曲而产生的损害在深基坑工程中较为常见，此类损害主要与基坑开发引起的地表变形形式有关，同时还受地层自身物理力学性质的影响。与地基不良引发的建筑物损害相比，地表曲率损害的不同之处在于弯曲的诱因为独立于上部的荷载（叠加了建筑的自重），以此造成弯曲损害；而地基不良引发的建筑物损害属于基坑开挖影响下的自行弯曲。
        基坑开挖过程中，地表一旦发生弯曲，便会使建筑物基础部分悬空，建筑自重荷载将转移至其余部分。当地表相对上凸（称为正曲率）时，建筑物会因两端基础悬空而于墙体形成倒八字裂缝，严重时还会使梁或屋架端部从柱或墙体内抽出，导致建筑物坍塌；当地表相对下陷（称为负曲率）时，建筑物会因基础中部悬空而使墙体产生水平裂缝与正八字裂缝，如若建筑物长度过大，在其自重作用下便会从底部发生断裂。
        2.3 地表水平变形损害
        地表水平变形分为拉伸和压缩两种，它对建筑物的破坏作用很大，尤其是拉伸变形破坏。建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形的能力。压缩变形使墙体产生水平裂缝，并使纵墙褶曲，屋顶鼓起。由于建筑物对于地表拉伸变形非常敏感，位于地表拉伸区的建筑物，其基础底面受到来自地基的外向摩擦力，基础侧面受到来自地基的外向水平推力的作用。而一般建筑物抵抗拉伸作用的能力很小，很小的拉伸变形足以使建筑物墙体开裂。地表压缩变形对建筑物的影响主要为地基对基础侧面的推力以及底部摩擦力，但力的方向与拉伸时相反。一般的建筑物对地表压缩变形具有较大的抵抗能力，即建筑物对地表压缩变形不敏感。但是如果压缩变形过大，将使建筑物发生挤碎性破坏，这种破坏往往在结构薄弱处发生。

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        3 变形控制值的确定
        由于既有建筑物为框架结构，所以分别从框架梁和框架柱两方面进行分析，当差异沉降为3mm时，框架梁的弯矩、剪力小于设计承载力，但安全富裕度有所减少，最大弯矩验算比为86%，最大剪力验算比为13%；框架柱计算承载力均小于设计承载力，具有一定安全裕度，最大弯矩验算比为69%，最大轴力验算比为36%，最大剪力验算比为3%。当差异沉降达到5.8mm时，框架梁的弯矩已接近或超过设计承载力，无安全裕度，剪力小于设计承载力，但安全富裕度有所减少，最大弯矩验算比为99%，最大剪力验算比为13%;框架柱计算承载力均小于设计承载力，具有一定安全富裕度，最大弯矩验算比为71%，最大轴力验算比为36%，最大剪力验算比为3%。则达到差异沉降极限值5.8mm时，起控制作用的是框架梁的弯矩，柱的弯矩和剪力仍有一定的安全裕度。
        综合考虑按照实际施工步序得到的差异沉降值和差异沉降限值，将单个基础沉降总量控制值确定为4.5mm，相邻横墙基础差异沉降控制值确定为4.0mm。
        4 控制措施
        4.1 深基坑围护与支撑的施工
        深基坑施工过程中必不可少的工序之一便是工程桩施工。工程桩施工即在工程桩内预定位置上设置结构柱，一般为钢柱，对基坑有重要的垂直支撑作用，是基坑施工过程中不可缺少的支护体系之一。当工程桩施工完毕，必须马上进行围护桩（钻孔灌注桩）和水泥搅拌桩的施工。根据实际经验，开挖过程中必须把土体分为不同时间进行开挖的块，便于工序的开展。一块结束必须马上立好支撑，当开挖工作进行到基坑底时，必须全力进行垫层和大底板施工工作，并完成。当开挖工作从上层土体进行到下层土体时，必须拆除支撑，不然会造成安全事故。
        4.2 基坑降水措施
        坑内土体可通过排水固结达到一定强度，因此在基坑开挖前至少提前20d开始坑内降水，并设独立的水位观测井，根据降水期间周边建筑沉降监测数据情况，必要时应采取回灌水措施。在采取回灌措施时，应确保置换冷量或热量后的地下水全部回灌到同一含水层，不得浪费和污染地下水资源。抽水管和回灌管上均应设置水样采集口及监测口，按规定安装取水和退水计量设施，并实现水量、水温的实时监测。抽水、回灌过程应当采取密闭措施，禁止将地下水供水管、回灌管与市政供水、排水管道连接。
        4.3 做好建筑物的加固处理
        在施工前，要对水泥浆、混凝土等原料做好选择，并严格按照注浆工艺进行注浆、隔离桩等施工，做好建筑物的基托加固处理；如果建筑物的基础是桩，则要在各个柱之间进行注浆处理，由此将墙外侧的土体加固，密实度也能提高，还增加了柱地的承重能力。但如果桩基过短，则要在地面打上深桩，并用钢筋将承台扩大处理，这样可以将桩基上的部分承重负荷转移到深桩位置处，使深桩的总承重负荷能力增强，分担短桩的荷载，共同抵御变形。
        5 结语
        对邻近建筑物而言，基坑开挖所产生的影响也是不同的，较为严重时能让已有建筑物出现损坏现象，并且对其使用安全也会带来一定的影响，也会使在建工程的正常运行受到阻碍。所以，人们需要对建设中和建设前等有关问题进行妥善处理，从而对基坑开挖进行控制。
        参考文献：
        [1]潘久荣，袁运波．基坑开挖对临近建筑物的影响分析[J]．山西建筑，2014（36）
        [2]汤梅芳，卜铭，桂建刚．地铁车站深基坑开挖对邻近建筑物的影响分析[J]．铁道建筑，2014（01）
        [3]娄承滨．深基坑开挖对临近建筑物影响的实测及有限元分析[J]．铁道勘测与设计，2013（04）
        [4]王立宪，何佳，狄生奎，项长生．基坑开挖对邻近建筑物变形的影响[J]．低温建筑技术,2015（07）